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基于LCL-LCL/S混合自切换谐振式无线充电系统

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电工技术学报 2022年第10期37卷 2422-2434页

作者：郭星刘利强齐咏生高学金李永亭内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010080 北京工业大学信息学部自动化学院北京100124

为了减少混合谐振式无线充电系统的开关器件和无源元件数量,提高系统输出功率,同时简化原、副边的控制策略,提出一种基于LCL-LCL/S混合自切换谐振式无线充电系统,无需原、副边通信和增加任何无源元件,仅通过LCL结构的自投切操作更改拓... 详细信息

为了减少混合谐振式无线充电系统的开关器件和无源元件数量,提高系统输出功率,同时简化原、副边的控制策略,提出一种基于LCL-LCL/S混合自切换谐振式无线充电系统,无需原、副边通信和增加任何无源元件,仅通过LCL结构的自投切操作更改拓扑网络来实现无线充电系统恒流恒压的切换。首先,依靠T型网络分析恒流或恒压输出与输入阻抗呈纯阻性的关系;然后,引入混合型补偿网络数学模型,分析实现系统输入电流和电压之间零相角(ZPA)与恒流或恒压输出特性的参数配置条件;接着,依据蓄电池充电曲线特征、谐振电流阈值、电压跳变阈值和耦合系数变化约束,进一步提出一种适用于混合谐振式拓扑网络参数优化的设计方法,在避免谐振网络参数经验选值的局限性导致参数不确定性问题的同时,也为参数选取提供了理论依据;最后,搭建实验平台验证该方案的可行性与有效性。实验结果表明,优化谐振网络参数的无线充电系统具有较好的恒流恒压输出特性,系统最大传输效率为81%,完全满足恒流恒压无线充电需求。

关键词：磁耦合谐振式无线电能传输 LCL-LCL/S拓扑参数优化设计恒流恒压充电

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基于导抗网络的带均压功能的充电器

电网技术 2021年第9期45卷 3714-3721页

作者：吴冬春王琰李郑斐阚加荣许津铭汤雨谢少军盐城工学院电气工程学院江苏省盐城市224051 国家电投江苏新能源有限公司江苏省南京市211100 南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106

储能电池由数量庞大的低压电池单元构成,由于单元特性差异会导致单元的荷电状态存在差异,使得部分单元在充电过程中出现过充现象。为此提出了一种基于导抗网络的带有均压功能的充电器,提出了单电压环的控制策略,实现了恒流恒压两阶段充... 详细信息

储能电池由数量庞大的低压电池单元构成,由于单元特性差异会导致单元的荷电状态存在差异,使得部分单元在充电过程中出现过充现象。为此提出了一种基于导抗网络的带有均压功能的充电器,提出了单电压环的控制策略,实现了恒流恒压两阶段充电;分析了均压器实现电池均压的原理,给出了均压器的等效电路;分析了单元间电压差异大小对均压器起始工作电压的影响,并给出了所提完整拓扑的等效电路。实验结果表明,所提充电器实现了高效率与电池单元均压功能的统一。

关键词：充电器导抗网络均压器恒流恒压充电

用于边境巡逻的定点式多旋翼无人机无线充电系统设计

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电机与控制学报 2024年第9期28卷 200-208页

作者：孙玮琢刘希琛武帅蔡春伟中国人民解放军91550部队辽宁大连116023 哈尔滨工业大学(威海)新能源学院山东威海264209

为了解决目前边境巡逻多旋翼无人机续航能力不足、巡航范围受限的问题,研究了一种应用于沿边境巡逻,具有辅助对准功能的无人机无线充电方案,为无人机执行远距离边境巡逻任务提供保障。设计了中继电能补给站供电和辅助降偏矫正系统,无人... 详细信息

为了解决目前边境巡逻多旋翼无人机续航能力不足、巡航范围受限的问题,研究了一种应用于沿边境巡逻,具有辅助对准功能的无人机无线充电方案,为无人机执行远距离边境巡逻任务提供保障。设计了中继电能补给站供电和辅助降偏矫正系统,无人机降落后自动对准,开启供电系统实施充电;设计了无人机机载电能接收及充电系统,对发射电能实施有效接收,并转换为可控的恒流及恒压能量流输送至机载电池;搭建了微缩化实验样机,测试结果表明辅助对准系统可实现无人机精确对准,无线充电系统实现了71.3 W能量传输,对应整机充电效率84.6%,机载的电能接收机构仅重28 g。

关键词：边境巡逻多旋翼无人机无线充电位置辅助校正恒流恒压充电

基于改进型ZVT Buck电路的IPT充电系统设计

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天津工业大学学报 2024年第1期43卷 64-73页

作者：刘雪莉徐睿李阳汪学亮寇苏雅孟航天津工业大学电气工程学院天津300387

为了避免在感应式无线电能传输系统的耦合机构中增加多余的开关器件以及额外的无源元件,同时减小系统工作在高频率、大功率时全控型开关器件存在的开关损耗,提出基于改进型ZVT Buck电路闭环控制的方法实现对电池的恒流、恒压充电,通过... 详细信息

为了避免在感应式无线电能传输系统的耦合机构中增加多余的开关器件以及额外的无源元件,同时减小系统工作在高频率、大功率时全控型开关器件存在的开关损耗,提出基于改进型ZVT Buck电路闭环控制的方法实现对电池的恒流、恒压充电,通过分析改进型ZVT Buck电路的工作模态以及对电路参数的设计,确保在整个充电过程中DC-DC变换器均工作在软开关状态,最后搭建充电电流为35 A、充电电压为370 V的实验平台验证该方法的可行性。结果表明:该方法控制简单,并且降低了系统电路结构的复杂度,传输效率相对较高,能够满足恒流恒压充电需求。

关键词：感应式无线电能传输改进型ZVT Buck电路恒流恒压充电软开关

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

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电力系统保护与控制 2024年第3期52卷 25-37页

作者：鲁宜汶李萍刘国忠赵峰王久和北京信息科技大学自动化学院北京100192 北京信息科技大学光电工程学院北京100192 中国科学院电工研究所北京100190

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-... 详细信息

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。

关键词：四开关Buck-Boost 电容钳位型LLC 恒流恒压充电宽输出电压软开关平滑切换

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基于单芯片的锂电池/组充电器设计

电源技术 2009年第2期33卷 127-129页

作者：王洪辉庹先国余小平奚大顺成都理工大学信息工程学院四川成都610059 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

介绍一种基于BQ2057单芯片的锂电池/组智能充电器的设计方法。详细讨论了针对单锂电池及锂电池组电路各元器件参数的选择与计算。电路采用涓流预充电、先恒流后恒压、充电自动终止的方法。特别适用于各种便携式产品。

关键词：锂电池 BQ2057 恒流恒压充电便携式

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WPT系统双边协同抗饱和控制策略研究

电源学报 2024年第S1期22卷 236-245页

作者：蔡韶波张新燕李弘昌杨涵棣支前进新疆大学电气工程学院乌鲁木齐830017

基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值... 详细信息

基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值的电流/电压超调。为了解决超调问题,保证电池充电稳定性,提出了一种抗饱和控制策略。首先,基于WPT系统的等效电路模型分析最大效率点跟踪的工作原理;然后,结合WPT系统两侧控制量的协同工作过程,解析系统启动及电池恒流恒压充电切换时的超调现象,给出恒流恒压控制器设计方法,将反计算抗饱和算法与控制器设计相结合,提出抗饱和控制策略;最后,搭建了仿真模型,验证所提出的抗饱和策略能够有效抑制控制器饱和导致的超调,减少系统到达稳态的时间,降低电流/电压的超调带来的元器件应力。

关键词：无线电能传输抗饱和双边协同控制最大效率点跟踪恒流恒压充电

基于多绕组变压器与倍压整流器级联的电池均衡充电器研究

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电源学报 2024年第6期22卷 244-252页

作者：吴冬春朱飞唐佳维盐城工学院电气工程学院盐城224051

储能电池由数量庞大的低压电池单元构成,由于单元特性差异导致各电池单元的荷电状态存在差异,使得部分单元在充电过程中出现过充现象。基于此,提出1种基于多绕组变压器+倍压整流器的电池均衡充电器,并与集中无源均衡充电器的特性进行了... 详细信息

储能电池由数量庞大的低压电池单元构成,由于单元特性差异导致各电池单元的荷电状态存在差异,使得部分单元在充电过程中出现过充现象。基于此,提出1种基于多绕组变压器+倍压整流器的电池均衡充电器,并与集中无源均衡充电器的特性进行了比较。对所提均衡充电器的工作原理进行分析,得到其等效电路,并对其缓冲电感与变压器的匝比设计进行了优化。同时,提出单电压环的控制策略,实现了恒流、恒压两阶段充电,并分析了单元间电压差异大小对变压器工作的影响。仿真结果表明,所提充电器可有效实现电池单元的充电与均衡功能的统一。

关键词：充电器均衡器倍压整流级联恒流恒压充电等效电路

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基于导抗网络的电动汽车充电器

电源学报 2023年第5期21卷 200-206页

作者：马浩陈希张斌荣杨元健全雯琳阚加荣国网山东省电力公司济南供电公司济南250000 盐城工学院电气工程学院盐城224051

电动汽车应用日益广泛,车载充电器是其重要装置之一。充电过程需要同时检测电池的电压与电流,而采用电压、电流双闭环控制进行先恒流、再恒压的充电过程,成本相对较高且控制器较复杂。为此,提出一种基于导抗网络的充电器电路,分析了充... 详细信息

电动汽车应用日益广泛,车载充电器是其重要装置之一。充电过程需要同时检测电池的电压与电流,而采用电压、电流双闭环控制进行先恒流、再恒压的充电过程,成本相对较高且控制器较复杂。为此,提出一种基于导抗网络的充电器电路,分析了充电器的工作原理,给出了导抗网络的设计方法。该充电器不仅可以实现全部开关器件的软开关,而且器件电流应力低,充电过程不需检测充电电流就可以实现恒流、恒压两阶段充电,降低了充电器的成本与控制策略的复杂程度。实验结果表明,所提充电器具有良好的性能。

关键词：充电器导抗网络软开关恒流恒压充电